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学兔兔
第 5O卷第 11期 机 械 工 程 学 报 v01．50 NO．11
20l4年 6月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jun． 2014
DoI： 10．3901／JME．2014．11．144
基于机理分析和热特性基本单元试验的
机床主轴热误差建模冰
项四通 杨建国 张 毅
(上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200240)
摘要：为更精密地对机床主轴热误差进行预测，对主轴温度场和热变形进行机理分析，提出用热特性基本单元试验对初步理
论模型进行修正从而得到最终模型的建模方法。根据主轴的尺寸和轴承参数对主轴温度场和热变形进行机理分析并确定初步
理论模型，在不同起始温度下进行两组热特性基本单元试验，试验中采用温度传感器对主轴前后轴承及前端面的温度进行测
量，采用位移传感器对主轴轴 向热变形进行测量，得到主轴在升温和降温过程中温度场和热变形的特性数据，基于该数据对
初步理论模型进行修正。在一台数控车床主轴上进行模型的试验验证，结果表明：该建模方法能同时对主轴升温和降温过程
进行温度场和热变形的建模与预测，且具有高精度的优点，可用于各种数控机床主轴热变形的预测。
关键词：数控机床；主轴；温度场；热变形；机理分析；热特性基本单元试验
中图分类号：THI61
M odelingM ethodforSpindleThermalErrorBasedonM echanism
AnalysisandThermalBasicCharacteristicsTests
XIANG Sitong YANGJianguo ZHANGYi
(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240)
Abstract：A modelingmehtod isproposedtopredictthespindlethermalerrorwith high accuracy,in which themechanism of
temperaturefieldandthermaldeformationinspindleisanalyzedandthepreliminarytheoreticalmodelismodifiedbythemr albasic
characteristicsteststoobtainthefinalmode1．Thepreliminarytheoreticalmodeloftemperaturefieldandthermaldefomr ationisbuilt
viamechanism analysiswhichisbasedonthesizeofhtespindleandbearings’parameters．Indifferentinitialtemperautretwo
thermalbasicchraacteristicstestsareconducted，inwhichtemperatureatthefrontandrearbearingsandthefrontend—coverofthe
spindleismeas~edbytemperaturesensorsandthespindleaxialthemr aldeformationismeasuredbyadisplacementsensor．The
tests’resultisusedtomodifyhtepreliminary theoreticalmodeltogethtefinalmode1．AnexperimentonanNC lathe’Sspindleis
conducted tovalidatethemodelingmethod．Theresultsshow thatthenew modelingmethod ispreci
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